1.3 金属资源的利用和保护 教学设计

课题3 金属资源的利用和保护教学设计
主要教学法：
实验探究，讲练结合，多媒体
课前准备：
多媒体课件：（内容为常见矿石的图片、我国钢铁冶炼厂的简介、一氧化碳还原氧化铁的实验模拟演示、探究铁生锈条件实验模拟演示，金属腐蚀图片及防止金属腐蚀的图片等）
主要教学过程与教学设计
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[设疑引入课题]由前面的学习我们知道，金属是一类重要的材料，人类的生活和生产都离不开金属。金属资源是不是取之不尽用之不竭的呢？我们今天就来学习金属资源的利用和保护。
[投影展示]：由图片我们知道除少数不活泼的金属如金、银以单质形式存在外，大多数金属在自然界中都以化合物形式存在，从化合态的金属制出金属单质就是金属的冶炼，而用来提炼金属的矿物就是矿石。我们也知道世界上产量最大的金属是铁，那么铁是如何从铁矿石中冶炼出来的呢？
[投影展示]：
1．我国古代炼铁图——了解我国炼铁的悠久历史
2．新中国成立后钢铁工业的发展——上海宝山钢铁公司炼铁高炉；为纪念1996年中国钢产量突破1亿吨而发行的邮票。
[设问]
人们是如何把铁矿石炼制成铁的呢？
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[学生讨论]教师可引导学生从金属冶炼的一般条件、生成物的证明、尾气的处理等角度进行考虑。如根据经验学生可判断出金属冶炼的一般条件是高温；根据以前所学知识学生可想象到用澄清石灰水验证CO2；用磁铁验证铁的生成；CO有毒，尾气应处理等
[课件展示实验装置]：
(1)实验前应先通CO把装置内空气排干净，然后再加热；反应完成后，须待试管内物质冷却后再停止通CO。
(2)反应完毕后，把得到的黑色粉末倒在白纸上观察，并试验它能不能被磁铁吸起，以判断反应中是否生成了铁
[总结]上述实验是实验室模拟铁的冶炼过程，工业上铁的冶炼原理虽与上述实验相同，但其规模、条件、装置与此差异很大。
[介绍]把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程。工业上炼铁时，把铁矿石和焦炭、石灰石一起加入高炉，在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来
[创设情景]：
上面这两种方法都是炼铁的原理，都是纯净物之间的反应，但在实际生产中，所用的原料和产物一般都含有杂质。例如：炼铁时用到的赤铁矿除了含有Fe2O3外还有杂质，而炼出的产物生铁除了含有Fe外还有其它物质。下面我们就一起学习有关杂质的计算问题。
[投影例题]：
用1000t含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上可以炼出含铁96%的生铁多少吨？
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[分析]本题是有关化学方程式的计算，但化学方程式表示的是纯净物质之间的数量比，而不表示不纯物质之间的数量关系。故计算时须先进行换算。如果题目给出或要求算出不纯物质的质量，必须先换算成纯净物质的质量，或先计算出纯净物质质量再换算成不纯物质的质量。
[投影给出正确解法]：
[展示投影资料]
资料一：据有关资料报道，现在世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20％～40％。
资料二：矿物的储量有限，而且不能再生。根据已探明的一些矿物的储藏量，并根据目前这些金属的消耗速度，有人估计一些矿物可供开采的年限如下图所示(不包括今后新探明的矿物储量、一些国家的金属储备量和金属的回收利用等)。
[议一议]1．金属腐蚀可给我们带来哪些危害？
2．金属资源短缺对人类社会的发展意味着什么？
[总结]由大家刚才的讨论可知，金属腐蚀和金属资源短缺对人类是严峻的挑战。
[引入]因此，保护金属资源也就成了目前我们所面临的重大问题
[投影]
现有洁净无锈的铁钉、试管、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、棉花和干燥剂氯化钙。试设计实验比较铁钉在不同环境中的锈蚀速度。
注：此实验在约一周前已给学生布置。
[学生交流实验方案和实验结果]
根据以上实验，教师引导学生得出导致铁钉锈蚀的因素。
[讲解]铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的过程。铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O。
[设问]铝与氧气反应生成的氧化铝能起到保护里层铝的作用。铁锈是否也能保护里层的铁呢？
[学生看书后回答]不能。
[讲解]铁锈是一种疏松多孔的物质，具有吸水性，它能让水分和空气中的氧气穿过它的空隙，不断向里层渗透，继续跟铁反应，直至铁被完全锈蚀。故铁锈反而能加速里层铁的生锈。
[教师启发]铁制品的锈蚀是需要具备一定条件的。如果破坏铁制品锈蚀的条件，使它们不再具备锈蚀的基础，就能防止铁制品锈蚀
[讨论]自行车的构件如支架、链条、钢圈等，分别采取了什么防锈措施？
[学生讨论并回答]刷漆、涂油脂、镀其他金属等。
[过渡]上面我们讨论了铁制品的腐蚀和防护。对于金属资源，除了采取防止金属腐蚀的措施外，还可以通过什么途径来使金属资源得到保护呢？
[启发]废品收购站为什么要收购废铁、废铜和易拉罐等金属？
[讨论]废弃金属的回收有什么意义？
[讲解]据估算，回收一个铝制饮料罐比制造一个新饮料罐要便宜20％，1t废钢铁回炉冶炼可炼成近1t钢，跟用铁矿石冶炼比，能节约11t煤和铁矿石，减少污染空气的悬浮微粒11kg，可见回收利用废金属，具有巨大的社会和经济效益。目前世界上已有50％以上的铁和90％以上的金属得到了回收和利用。
[讨论]你还知道保护金属资源的其他途径吗？
[学生讨论并回答]合理开采矿物，可避免乱采矿所引起的金属资源的浪费；寻找金属的代用品也可使金属资源得到保护；进一步研究金属的结构和性质，使各种金属都能最大限度地得以运用。
[讲解]金属资源不可再生，我国随着经济的不断发展，金属资源呈日益短缺之势，故保护金属资源人人有责。希望大家能从身边做起，从自己做起，也希望大家能好好学习，且能在将来利用你的智慧找出更多的金属代用品，从而使我们的未来不再为金属资源的匮乏而发愁。
[小结]本节课我们主要探究了铁的冶炼原理，金属的腐蚀和防护，同时讨论了金属资源的保护问题
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板书设计：
课题3 金属资源的利用和保护
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一、铁的冶炼
1.原料：铁矿石、焦炭、石灰石
高温
2.设备：高炉
3.原理：3CO+Fe2O3 ====2Fe+3CO2
4.现象：红色变黑色，石灰水变浑浊。
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二、金属资源的保护
（一）金属的腐蚀和防护
1.铁生锈的条件：潮湿的空气
2.防止铁生锈的方法
（二）金属资源的保护
①防锈蚀；②回收利用③合理开采；
④寻找代用品
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